植物免疫誘抗劑（也稱為植物疫苗）是一類新型綠色農藥，通過激發植物自身抗性實現病蟲害防控。目前抗病誘導劑研究較多，但針對抗蟲誘導劑的研究仍較為有限。

前期，浙江大學昆蟲所李冉課題組圍繞水稻和褐飛虱的互作機制開展研究，發現茉莉酸（jasmonate, JA）信號途徑正調控水稻對褐飛虱的抗性，并明確了JA信號途徑的OsCOI1a和OsCOI2受體參與調控抗蟲性，而OsCOI1b主要調控生長發育；研究還揭示了蟲害誘導的JA激活赤霉素代謝途徑來抑制水稻的生長；同時通過遺傳學手段找到了提高水稻抗蟲性而不影響水稻生長的一些途徑。

近日，團隊在國際知名期刊PNAS上發表了題為“A synthetic jasmonate receptor agonist uncouples the growth-defense trade-off in rice”的論文，該研究利用化學遺傳學的方法，篩選出一種抗蟲特異性的JA激動劑甲酯化產物——1-oxoindanoyl isoleucine（In-Ile），并解析了其作用機制。

在高等植物中，活性JA信號分子茉莉酸異亮氨酸（JA-Ile）可被COI和JAZ共受體識別，激活下游JA響應基因的表達。由于植物中COI/JAZ共受體存在多樣性，這可能與JA調控的多樣性有關。團隊通過對JA-Ile進行化學改造，合成了一系列6位取代（H-/C2H5-/F-/Cl-/Br-/I-）的In-Ile。生化實驗表明，這些化合物的游離酸形式均可以做為JA激動劑，與不同共受體互作并降解相應JAZ蛋白。其中，In-Ile能特異性增強水稻對褐飛虱的抗性，且不影響植株生長。機制研究表明，In-Ile的游離酸形式選擇性結合抗蟲相關共受體OsCOI1a/2-OsJAZ3/4/6/7/12，而非生長相關受體OsCOI1b-OsJAZs，從而激活下游OsMYB55介導的防御相關途徑。初步的田間試驗證實，In-Ile處理可顯著提高水稻對褐飛虱的抗性，對產量無負面影響。此外，In-Ile不存在同分異構體，化學合成較JA-Ile更簡單。該研究通過化學遺傳學手段破解了作物“抗蟲-生長”權衡難題，為綠色農藥研發提供了新思路。團隊下一步將優化In-Ile的規模化制備以及田間應用技術，推動其作為新型抗蟲誘導劑的實際應用。

浙江大學昆蟲所博士生肖俊禮和德國馬普化學生態研究所Yoko Nakamura博士為論文第一作者，浙江大學昆蟲所李冉研究員為論文通訊作者。浙江大學婁永根教授、德國馬普化學生態研究所Ian T. Baldwin和Wilhelm Boland教授對本研究給予了大力幫助。該研究得到了國家自然科學基金面上項目、十四五國家重點研發計劃和馬普伙伴小組計劃的資助。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505675122